[发明专利]n+-GeSn/i-GeSn/p+-Ge结构光电探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种n+-GeSn/i-GeSn/p+-Ge结构光电探测器的制备方法，其特征在于，包括：

选取Si衬底；

在所述Si衬底表面生长Ge材料，并在所述Ge材料表面制备保护层；

对整个衬底进行加热，并采用激光工艺晶化整个衬底，冷却使所述Ge材料形成晶化Ge层，去除所述保护层形成Ge/Si虚衬底；

对所述晶化Ge层进行离子注入形成P型晶化Ge层；

在所述晶化Ge层表面连续生长本征GeSn层、N型Ge层；

在所述N型Ge层表面分别刻蚀形成水平截面为第一矩形、第二梯形和第二矩形的台状结构；其中，所述第一矩形的台状结构形成波导区，所述第二梯形的台状结构形成耦合结构，所述第二矩形的台状结构形成器件部分；

在所述器件部分制作接触孔，并在所述接触孔中淀积金属以完成互连制备，最终形成所述光电探测器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述Si衬底表面生长Ge材料，包括：

在275℃～325℃温度下，利用CVD工艺在所述Si衬底表面生长厚度为40～50nm的Ge籽晶层；

在500℃～600℃温度下，利用CVD工艺在所述Ge籽晶层表面生长厚度为150～250nm的Ge主体层。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对整个衬底进行加热，并采用激光工艺晶化整个衬底，冷却使所述Ge材料形成晶化Ge层，去除所述保护层形成Ge/Si虚衬底，包括：

将包括所述Si衬底、所述Ge材料及所述保护层的整个衬底加热至650℃～750℃；

采用激光波长为808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率为1.5kW/cm²，激光移动速度为25mm/s，对所述整个衬底进行晶化处理，自然冷却形成所述晶化Ge层；

利用干法刻蚀工艺去除所述保护层形成所述Ge/Si虚衬底。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述晶化Ge层进行离子注入形成P型晶化Ge层，包括：

利用离子注入工艺，在所述晶化Ge层表面进行掺杂形成掺杂浓度为5×10¹⁸cm^-3的所述P型晶化Ge层。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述晶化Ge层表面连续生长本征GeSn层、N型Ge层，包括：

以SnCl₄和GeH₄分别作为Sn和Ge源，在H₂气氛中，在所述晶化Ge层表面生长所述本征GeSn层；

以PH₃作为P型掺杂源，以N₂作为运载气体在所述本征GeSn层表面生长形成掺杂浓度为5×10¹⁸cm^-3～1×10¹⁹cm^-3的所述N型Ge层。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述器件部分制作接触孔，包括：

利用PECVD工艺在所述器件部分表面淀积SiO₂材料作为钝化层；

采用第一掩膜版，利用各向异性刻蚀工艺刻蚀所述钝化层形成P型接触孔；

利用离子注入工艺对所述P型接触孔所在位置进行离子注入以在所述P型晶化Ge层内形成P型接触区；

采用第二掩膜版，利用各向异性刻蚀工艺刻蚀所述钝化层以形成N型接触孔。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述接触孔中淀积金属以完成互连制备，包括：

利用电子束蒸发淀积工艺，对所述P型接触孔和所述N型接触孔淀积金属材料；

采用CMP工艺平整化处理以刻蚀掉钝化层表面的金属材料。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述金属材料为Cr或者Au。

9.一种n+-GeSn/i-GeSn/p+-Ge结构光电探测器，其特征在于，所述光电探测器由权利要求1-8任一项所述的方法制备形成。